在探索科学知识的路上,我曾偶然在网络上遇到关于小孔成像的描述,这引起了我的浓厚兴趣。搜寻相关资料时,发现纪录片《》中呈现的一幕特别引人注目。该纪录片的第一季第二集《众声》的开篇,展现了墨家创始人墨翟用油灯进行小孔成像实验的场景。
对此场景,初看不人捧腹。如在我之前的一篇文章中所描述,对于小孔成像,《墨子》的记述仅限于简单的“景到,在午有端与景长,说在端。”这一记载并未详述小孔成像实验会形成倒像。纪录片中的镜头似乎在暗示墨翟用油灯进行实验并成功观察到倒像。细究之下,这样的场景在现实中并不成立,因为油灯无法达到预期的实验效果。
纪录片《》的解说词引起了我的一些疑虑。使用“实验”来验证科学道理,这是近现代科学的常见做法。对于古人如墨翟来说,他们并不可能采用实验的方式来验证他们的理论。这使我质疑纪录片制作团队对科技史的了解程度。
那么,小孔成像的原理是如何被古人所理解的呢?我认为,这很可能是通过对日常现象的观察所得。在古代房屋中,窗户小而暗,有时实物的倒影会出现在墙面,这就是一种天然的小孔成像现象。墨子对这一现象的解读和解释也正符合了小孔成像的基本原理。
现代人再看到这一古代文献中的解释时,可能会感到有些深奥,但仍能大致理解其含义。在现实环境中,若我们想体验这一现象,其实方法也并不复杂。只要在家中寻一仅有的窗户房间,利用黑色卡纸和简单的工具在纸上打一个小孔,即可观察到窗外的景象以倒立的方式呈现在墙上。
关于《墨子》中的“景到,在午有端与景长,说在端”一句,其实与古人的一种实用“景符圭表测量”有关。这是一种小孔成像的实际应用。从天文历法的角度说起,古人是如何确定一年的时长呢?他们通过观察日影的变化来推算。而“景符”这一工具的发明正是为了使日影的虚像变得清晰可测。
历史文献记载,“景符”的制度似乎由元代的郭守敬所创制。《元史·天文志》对此有所记载,描述了其制作方法和使用效果。然而据前文所述的墨子语录,或许暗示着景符早在春秋战国时期就已经出现,利用小孔成像技术使得虚影更为清晰可测。
若想亲身体验小孔成像的乐趣又不想封闭整个房间,我们还可以制作一个简易的小孔暗箱。只需找来废弃的饼干盒、磨砂玻璃或磨砂纸等材料,按照一定步骤制作即可完成。携带这个暗箱和孩子一同去欣赏大自然的美景,将会是一次别样的户外探险经历。
小孔成像这一科学原理不仅具有深厚的历史渊源,而且与我们的日常生活息息相关。无论是古人对其实用性的探索还是现代人对其实验性的验证,都体现了人类对科学的不懈追求和探索精神。